高一物理初期量子理論

1、111、 普朗克量子論 一切物體都發(fā)射并吸收電磁波。物體發(fā)射電磁波又稱熱輻射，溫度越高，輻射的能量越多，輻射中短波成份比例越大。完全吸收電磁輻射的物體發(fā)射電磁輻射的本領(lǐng)也最強，稱這種理想的物體為黑體。研究黑體輻射電磁波長的能量與黑體溫度以及電磁波波長的關(guān)系，從實驗上得出了著名的黑體輻射定律。假設(shè)電磁輻射是組成黑體的諧振子所發(fā)出，按照經(jīng)典理論，諧振子的能量可以連續(xù)地變化，電磁波的能量也是可以連續(xù)變化的，但是理論結(jié)果與實驗定律相矛盾。1900年，德國物理學家普朗克提出了量子理論：黑體中的振子具有的能量是不連續(xù)的，從而，他們發(fā)射或吸收的電磁波的能量也是不連續(xù)的。如果發(fā)射或吸收的電磁輻射的頻率為v，則

2、發(fā)射或吸收的輻射能量只能是hv的整倍數(shù)，h為一普適常量，稱為普朗克常量，普朗克的量子理論成功地解釋了黑體輻射定律，這種能量不連續(xù)變化的概念，是對經(jīng)典物理概念的革命，普朗克的理論預示著物理觀念上革命的開端。112、 愛因斯坦光子理論 因為電磁波理論也不能解釋光電效應，在普朗克量子論的基礎(chǔ)上，愛因斯坦于1905年提出了光子概念。他認為光的傳播能量也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份能量稱為一個光子，即光是由光子組成的，頻率為v光的光子能量等于hv，h為普朗克常量。光子理論圓滿地解釋了光電效應。人們對光本性的認識前進了一步：光具有波粒二象性。在經(jīng)典物理中，波是連續(xù)的，粒子是分立的，二者不相容。所以，

3、不能把光看作經(jīng)典物理中的波，也不能把光看作經(jīng)典物理中的粒子。故此，有了愛因斯坦光電方程：W為逸出功，V為光子頻率， m為光電子質(zhì)量。圖116 電子衍射圖樣圖117 倫琴射線衍射圖樣113、 電子及其他粒子的波動性 我們已經(jīng)了解到，玻爾把普朗克的量子論和愛因斯坦的光子理論，應用到原子系統(tǒng)上，于1913年提出了原子理論。按照玻爾理論，原子中存在著分立的能級，電子從某一能級向另一能級躍遷時，發(fā)射或吸收一個光子。這與經(jīng)典物理的概念也迥然不同。這就啟發(fā)人們：組成原子的粒子，如電子，必然不是經(jīng)典意義下的粒子，所遵從的規(guī)律也不同于經(jīng)典物理的規(guī)律。在光具有波粒二象性的啟發(fā)下，法國物理學家德布羅意提出一個問題：

4、“在光學中，比起波的研究方法來，如果說過于忽視粒子的研究方法的話，那么，在粒子的理論上，是不是發(fā)生了相反的錯誤，把粒子的圖象想得太過分，而過分忽視了波的圖象呢？”接著，他在1924年提出了一個假說，認為波粒二象性不只是光子才有，一切微觀粒子，包括電子、質(zhì)子和中子，都有波粒二象性。他指出：具有質(zhì)量m和速度v的運動粒子也具有波動性，這種波長等于普朗克恒量h 與粒子mv動量的比，即=h/mv。這個關(guān)系式稱做德布羅意公式。根據(jù)德布羅意公式，很容易算出運動粒子的波長。后來又用原子射線和分子射線做類似的實驗，同樣得到了衍射圖樣。質(zhì)子和中子的衍射實驗也做成功了。這就證明了一切運動的微觀粒子都具有波粒二象性，其波長與動量的關(guān)系都符合德布羅意公式。粒子的波動性又稱為德布羅意波或物質(zhì)波。我們不能把電子等微觀粒子視為經(jīng)典的粒子，也不能把物質(zhì)波視為經(jīng)典的波。試